轴套类零件的数控车削加工Word下载.docx
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5.2本次零件数控加工刀具如下22
5.3数控程序22
5.3.1配合零件1右端加工程序23
5.3.2配合零件1左端加工程序24
5.3.3配合零件2右端加工程序24
5.3.4配合零件2左端加工程序25
总结27
致谢28
参考文献29
附件29
第一章绪论
这次毕业设计,我的设计题目是:
组合零件的数控加工工艺分析。
本次毕业设计是为
了让我们更清楚地理解怎样确定零件的加工方案,为我们即将走上工作岗位的毕业生打基
础,最后,让我们在数控车床上加工出该零件达到图纸要求。
数控技术的广泛应用给传统
的制造业的生产方式,产品结构带来了深刻的变化。
也给传统的机械,机电专业的人才带
来新的机遇和挑战。
随着我国综合国力的进一步加强和加入世贸组织。
我国经济全面与国际接轨,并逐步
成为全球制造中心,我国企业广泛应用现代化数控技术参与国际竞争。
数控技术是制造实
现自动化,集成化的基础,是提高产品质量,提高劳动生产率不可少的物资手段。
此业设计让我们毕业生更好的熟悉数控车床,确定加工工艺,学会分析零件为走上工
作岗位打下基础。
1.1课题研究背景
随着电子技术的发展,1946年世界上第一台电子计算机问世,由此掀开了自动化技术的篇章。
1948年美国北密支安得一个小型飞机工业承包商帕森斯公司(ParsonsCo.)在制造飞机的框架及直升机的转动机翼时,提出了采用电子计算机对加工轨迹进行控制和数据处理的设想,后来得到美国麻省理工学院(MIT)合作,于1952年研制出第一台三坐标数控铣床,用于加工直升机叶片轮廓的检查样板。
这是一台采用专用计算机进行运算与控制的直线插补轮廓控制数控铣床,专用计算机采用的是电子管元件,逻辑运算与控制采用硬件连接的电路,是公认的世界上第一台数控机床。
1955年,该类机床进入实用化阶段,在复杂曲面的加工中发挥了重要作用。
这时数控机床的控制系(专用电子计算机)采用的是电子管,其体积庞大,功耗高,仅在一些军事部门中承担加工普通机床难以加工的形状复杂零件的任务。
这是第一代数控系统。
后来数控系统经过了几代发展。
1959年晶体管出现,数控系统跨入了第二代。
1965年,数控装置开始采用小规模集成电路,数控系统发展到第三代。
但是这三代,都属于硬件逻辑数控(称为NC)。
由于点位控制的数控系统比轮廓控制的数控系统要简单得多,在该阶段,点位控制的数控得到大的发展,有资料统计到1966年,实际使用的6000台数控机床中,85%是点位控制的数控机床。
到1970年,美国芝加哥国际机床展览会首次展出用小型计算机控制的数控机床,这是世界上第一台计算机数字控制(NCN)的数控机床,数控系统进入第四代。
20世纪70年代初,微处理机出现,数控系统发展到了第五代。
在近20多年内,在生产中实际使用的数控系统大多为第五代数控系统,其性能和可靠性随着技术的发展得到了根本性的提高。
我国从1958年开始研制数控机床,并试制成功地一台电子管数控机床。
1965年开始研制晶体管数控系统,直到20世纪60年代末至70年代初才成功。
曾研究出数控劈锥铣床、非圆插齿机、数控立铣床,以及数控车、数控镗床、数控磨床、加工中心等。
这一时期国产数控系统的稳定性、可靠性尚未得到很好的解决,因而也限制了国产数控机床的发展。
到了20世纪80年代初随着改革开放政策的实施,我国从国外引进技术。
在引进、消化、吸收国外先进技术的基础上。
进行了大量的开发工作,进而推动了我国数控机床新的发展高潮,使我国数控机床在品种上,性能上以及水平上均有了新的飞跃。
2005年,我国机床市场消费额达109亿美元,位居世界第一。
总的来说,我国数控机床总量供给能力不凡,产品品种无重要缺门空白,数控机床进入成熟期。
但与发达国家相比尚有20—40年的差距,机床数控化率﹤10%,数控机床应用水平较低。
在现有数控机床中,还有待于进一步提高其利用率。
随着我国加入WTO,日益成为世界制造业中心,各行各业对数控机床的需要将会很大,数控机床也必然在国家建设中发挥更大的作用。
数控技术是近代发展起来的一种自动控制技术,机械加工现代化的重要基础与关键技术。
数控机床是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础,是国防工业现代化的重要战略装备,是关系到国家战略地位和体现国家综合国力水平的重要标志。
1.2论文结构
本论文第一章是绪论,主要介绍了课题研究背景;
第二章是零件的工艺分析,首先针对三件配配合件,用AutoCAD绘制二维平面图,用PRO/E软件进行零件三维造型及装配,在此基础上,确定了定位基准和装夹方式,进行了加工设备的选择;
第三章是拟定工艺路线,从刀具的选择、切削用量的确定及工艺路线的拟定三方面进行数控加工工艺分析;
第四章是制订工艺文件,在工艺分析的基础上,拟定了零件的机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片;
第五章是编制数控加工程序,根据制定的加工路线、切削用量、选用的刀具、辅助动作,按照数控系统规定指令代码及程序格式,编写零件加工程序。
第二章零件的工艺分析
制造零件的机械加工工艺过程,首先要对零件进行工艺分析。
零件的结构工艺性是指所设计的零件在满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。
它包括零件的整个工艺过程的工艺性,如铸造、锻造、冲压、焊接、切削加工等的工艺性,涉及面很广,具有综合性。
而且在不同的生产类型和生产条件下,同样一种零件制造的可行性和经济性可能不同。
所以,在对零件进行工艺分析时,必须根据具体的生产类型和生产条件,全面、具体、综合地分析。
对零件进行结构工艺性分析时要充分反映数控加工的特色,一定要把重点放在零件图纸和毛坯图纸初步设计与设计定型之间的工艺性审查与分析上。
2.1零件的三维造型
2.1.1Pro/Engineer软件简介
Pro/Engineer软件是美国参数技术公司(PTC)旗下的CAD/CAM/CAE一体化的三维软件。
Pro/Engineer软件以参数化著称,是参数化技术的最早应用者,在三维造型软件领域中占有着重要地位,Pro/Engineer作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广。
是现今主流的CAD/CAM/CAE软件之一,特别是在国内产品设计领域占据重要位置。
Pro/Engineer第一个提出了参数化设计的概念,并且采用了单一数据库来解决特征的相关性问题。
Pro/Engineer的基于特征方式,能够将设计至生产全过程集成到一起,实现并行工程
设计。
Pro/E采用了模块方式,可以分别进行草图绘制、零件制作、装配设计、钣金设计、加工处理等,保证用户可以按照自己的需要进行选择使用。
2.1.2配合零件的三维造型
运用Pro/Engineer软件对三件配配合件进行三维造型。
如图2-1所示,为配合零件1的正视图。
如图2-2所示,为配合零件1的轴测图。
图2-1配合件1正视图
图2-2配合零件1轴测图
如图2-3所示,为配合零件2的正视图。
如图2-4所示,为配合零件2的轴测图。
图2-3配合件2正视图
图2-4配合零件2轴测图
2.1.3配合零件的三维装配
在运用Pro/Engineer软件基于特征的实体造型基础上,运用软件进行三维实体的装配,过程如图2-5~2-10所示。
图2-5装配进程1
图2-6装配进程2
图2-7装配进程3
图2-8装配进程4
反向装配如图2-9至2-10所示。
图2-9装配进程5
图2-10装配进程6
两件配配合件装配完成后的正视图及轴测图如图2-11~2-14所示。
图2-11装配平面图(a)图2-12装配轴测图(a)
图2-12装配轴测图图2-14装配平面图(b)
二件配配合件装配完成后的爆炸视图如图2-15~2-16所示。
图2-15爆炸视图1图2-16爆炸视图2
2.2分析零件图
首先对零件图进行技术要求分析,包括以下几个方面[3]:
(1)加工表面的尺寸精度和形状精度。
(2)各加工表面之间以及加工表面和不加工表面之间的相互位置精度。
(3)加工表面粗糙度以及表面质量方面的其他要求。
这些零件由圆柱、圆弧、退刀槽、外螺纹、内螺纹、内外锥面,倒角等组成。
其毛坯为φ50x100mm,φ50x75mm。
材料为45钢。
调质190~220HBS.加工这些零件时应控制好长度尺寸,钻好孔,然后采用三爪卡盘夹好工件,进行加工关键部位在于车内螺纹和内锥度以及外锥度M27螺纹的同轴度要控制好。
要注意分析这些要求在保证使用性能的前提下是否经济合理,在现存生产条件下能否实现,特别要分析主要表面的技术要求,因主要表面的加工确定了零件工艺过程的大致轮廓。
2.2.1配合零件1
图2-17配合零件1
如图2-17所示,零件的主体尺寸长度为97.0mm,最大位置直径为Φ46.0mm,从零件图上看左端是一个长轴47.5mm,短轴22.5mm的锥面,右端是一个带螺纹的阶梯轴加椭圆,由M27、Φ20.0mm、Φ23.0mm、Φ20.0mm的椭圆四部分组成,表面粗糙度为3.2,如图所示,对图样上带公差的尺寸,因公差的尺寸较小,故编程就不必取平均尺寸,而取基本尺寸即可。
加工外锥度时,为了方便编程,则必须计算出锥度的起点坐标和终点坐标。
通过用AUTO
CAD软件绘图求得起点坐标A(X44.931
Z0)终点坐标B(X33.0056
Z-17.1678)。
通过以上分析,零件1应先车好右端面
,再车好φ20、φ36、φ46mm、圆弧及螺纹的外圆,然后切槽车M27*1.5的螺纹。
调头夹φ36,平好端面(保证工件的长度尺寸),再车锥度和圆弧。
一切按零件图进行加工。
2.2.2配合零件2
图2-18配合零件2
如图2-18所示,零件的主体尺寸长度为46.0mm,外圆最大位置直径为Φ46.0mm,并且保证在Φ0.025的公差,内部M27*1.5的螺纹加内锥的通孔,并且保证在Φ0.025的公差。
内锥面表面粗糙度为1.6,其余的表面为3.2。
加工外锥度和R5圆弧时,为了方便编程,则必须计算出锥度的起点坐标和终点坐标。
CAD软件绘图求得内锥度起点坐标C(X33.1194
Z-5.4030).车右端圆弧起点的坐标D(X45.0598
Z0)。
,
为了达到要求控制好精度,则必须选择合理的刀具,控制好切削进给量、进给速度,装夹要合理。
控制尺寸公差,从整个图来看。
一定要控制好尺寸的公差范围。
保证好零件的加工要求。
具体方式:
后面介绍。
2.2.3精度及技术要求分析
从图2-17可见:
加工精度比较高的有外圆锥度,还有M27的螺纹。
从零件图2-2可见:
加工要求比较高的有外圆和内锥度面,以及M27的内螺纹。
两者要求螺纹、锥度配合良好。
零件多处要求3.2的粗糙度。
要保证达到零件图纸要求。
我们就应该合理选择好加工方法,装夹方式,刀具及切削用量,还要控制好螺纹M27*1.5和锥度(主要要求螺纹配合良好、锥度配合良好)。
所以采用数控车床加工能达到良好的效果,保证好各表面的精度。
2.3定位基准和装夹方式的确定
在制定零件机械加工工艺规程时,定位基准选择的正确与否,对能否保证零件的尺寸精度和相互位置精度要求,以及对零件各个表面间的加工顺序安排都有很大影响。
因此选择定位基准时,应从保证工件加工精度要求出发。
切削加工时,工件必须在机床夹具中定位和夹紧,使它在整个切削过程中始终保持正确的位置。
根据轴类工件的形状、大小不同,数控车床常用以下两种方法装夹工件[4]。
据分析零件可知:
这些零件是带螺纹、圆弧、凹槽、内螺纹的回转体零件。
为了保证零件的同轴度、垂直度等加工精度要求,我们采用三爪自动定位卡盘。
而且三爪自动定位卡盘的三个卡爪是同步运动的,能自动定心,工件装夹后一般不需找正,装夹工件方便、省时。
2.3.1配合零件1
第一道工序方案:
首先平端面,再车φ20、φ36、φ46mm及圆弧,切φ23的槽和车螺纹。
第二道工序方案:
调头夹紧φ36,平端面(达到零件图纸上的要求)。
再车锥度和圆弧。
2.3.2配合零件2
首先平右端面,接着用φ20的钻头钻深50mm的孔。
再车好外圆然后镗孔(内圆弧,锥度),最后切断。
调头装夹φ46的外圆,平好端面,保证零件的长度要求。
再车内孔,车螺纹。
2.4加工设备的选择
制定机械加工工艺规程时,正确选择机床设备的名称与型号是满足零件质量要求、提高生产率和降低劳动成本的一项重要措施。
在选择机床时应注意下述几点[5]:
(1)机床主要规格尺寸与加工零件的外廓尺寸相适应
小工件选用小机床加工,大工件选用大机床加工,做到设备的合理利用。
(2)机床的精确度应与工序要求的加工精度相适应
机床的精度过低,满足不了加工质量要求;
机床的精度过高,又会增加零件的制造成本。
单件小批量生产时,特别是没有高精度的设备来加工高精度的零件时,为充分利用现有机床,可以选用精度低一些的机床,而在工艺上采用措施来满足加工精度的要求。
(3)机床的生产率应与加工零件的生产类型相适应
根据被加工零件的外形和精度等要求,选用FANUCOi标准(平床身前置12方刀架)数控车床。
第三章拟定工艺路线
工艺路线的拟定是工艺规程制定过程中的关键阶段,其主要工作是选择零件表面的加工方法和安排各表面的加工顺序,数控加工顺序一般由粗到精,由近到远,先面后孔的原则确定。
设计时一般应提出几种方案,通过分析对比,从中选择最佳方案。
3.1刀具的选择
选择刀片或刀具应考虑的因素是多方面的。
考虑机床种类、型号的不同,生产经验和习惯的不同以及其他因素,选择刀片或刀具时应该注意以下几点[6]:
。
数控刀具的结构
数控车床刀具种类繁多,功能互不相同。
根据不同的加工条件正确选择刀具是编制程序的重要环节,因此必须对车刀的种类及特点有一个基本的了解。
在数控车床上使用的刀具有外圆车刀、
钻头、镗刀、切断刀、螺纹加工刀具等,其中以外圆车刀、镗刀、钻头最为常用。
常用车刀的种类、形状和用途见图3-1。
图3-1常用车刀的种类、形状和用途
1—切断刀2—90°
左偏刀3—90°
右偏刀4—弯头车刀5—直头车刀6—成型车刀
7—宽刃精车刀8—外螺纹车刀9—端面车刀10—内螺纹车刀11—内槽车刀12—通孔车刀13—盲孔车刀
本次加工使用的刀具如下所示:
1.粗精车选用93°
硬质合金外圆车刀。
副偏角不能太小,以防止与工件轮廓发生干涉。
2.车外纹选用60°
硬质合金(内)外螺纹车刀。
取刀尖角εr=59°
30’取刀尖圆弧半径r=0.15~0.2。
3.车内螺纹,选60°
内孔螺纹刀
4.切槽采用4mm宽的硬质合金(内)外切槽刀
5.切断也采用4mm宽切槽刀
6.内孔表面,采用93°
内镗孔刀。
7.端面也采用4mm宽切槽刀。
8.Φ20的麻花钻。
3.2量具的选择
通常把没有传动放大系统的测量工具称为量具。
如:
游标卡尺,千分尺,把量具传动放大系统的测量器称为量仪,机械比较仪,测量仪,投影仪。
以实习时涉及到加工表面精度高时所需要仪器说明一下,如外圆可以用游标卡尺,千分尺,内径可以用内径百分表等.而本例须选用千分尺,、内径百分表测量内圆、深度游标尺测量深度、游标卡尺测量外径、内径、长度等、杠杆百分表用来找正工件与端面跳动,
游标卡尺(0—200mm)————量具轮廓的基本尺寸
一把
深度游标尺(50—100mm)————测量内孔深度
杠杆百分表(0—25mm)————找正工件
一套
中径千分尺(25—50mm)————测量螺纹尺寸
内径千分尺(0—25mm)————测量内孔尺寸
一把
3.3切削用量的确定
数控编程时,必须确定每道工序的切削用量,并以指令的形式写入程序中。
切削用量的合理确定,对加工质量,生产率及加工成本都有重要影响。
我们应根据具体条件和要求,考虑约束条件,正确选择切削用量。
要确定具体加工条件下的背吃刀量ap、进给量f、切削速度v及刀具寿命T,应综合考虑加工质量、生产率及加工成本。
“合理”的切削用量,是指充分发挥刀具和机床的性能,保证加工质量、高的生产率及低的加工成本下的切削用量。
3.3.1切削用量的选择
切削用量的大小对切削力、切削功率、刀具磨损、加工质量和加工成本均有显著影响。
选择切削用量时,就是再保证加工质量和刀具耐用度的前提下,充分发挥机床性能和刀具切削性能,使切削效率最高,加工成本最低。
1.背吃刀量
确定背吃刀量:
外圆粗车αp=1.5mm,精车αp=0.25mm,内孔粗车αp=1mm,精车αp=0.25mm。
2.主轴转速
d:
切削所对应的刀具工件的回转直径。
n:
工件的转速。
①车直线和圆弧轮廓的主轴转速,可查表。
取:
粗车时取切削速度Vc=80mm/min.精车取切削速度Vc=110mm/min.利用公式:
V=3.14Dn/1000.计算:
并结合机床说明书的要求来选取切削速度。
粗车时主轴转速n=400r/min.精车时主轴转速n=1000r/min.
②车螺纹时取主轴速度n≤1200/pk.计算取主轴转速n=600r/min.
3.进给速度
先选取进给量。
然后用Vf=nf计算粗车时选取进给量f=0.2mm/r.精车时选取f=0.1mm/r.粗车进给速度为Vf=80mm/min。
精车进给速为Vf=60mm/min。
车螺纹的进给量等于螺纹导程。
第四章制定工艺文件
工艺规程是规定产品或零部件制造工艺过程和操作方法等的工艺文件。
其中,规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件称为机械加工工艺规程。
正确的工艺规程是在总结长期的生产实践和科学实践的基础上,依据科学理论和必要的工艺实验并考虑具体的生产条件而制订定
将工艺规程的内容填入一定格式的卡片,成为工艺文件。
最常用的工艺文件的基本格式如下:
(1)机械加工工艺过程卡片
以工序单位简要说明零件机械加工过程的一种工艺文件,主要用于单件小批量生产和中批生产零件,大批大量生产可酌情自定。
该卡片是生产管理方面的工艺文件。
(2)机械加工工序卡片
机械加工工序卡片是在工艺过程卡片的基础上,按每道工序所编制的一种工艺文件,其主要内容包括工序简图,该工序中每个工步的加工内容、工艺参数、操作要求以及所用的设备和工艺装备等。
工序卡片主要用于大量生产中所用零件,中批生产中的复杂产品的关键零件以及小批量生产中的关键工序。
4.1机械加工工艺过程卡片
1.加工刀具
此次零件的加工过程所用刀具见表
零件加工刀具卡片见表4-1
产品名称货代号
零件名称
零件图号
程序编号
工步号
刀具号
刀具名称
刀具型号
刀片
刀尖半径mm
备注
型号
牌号
1
粗精车外圆刀
YT5,YT15
0.4
2
外切槽刀
4mm宽
3
外螺纹到
60°
0.8
4
内镗孔刀
5
内切槽刀
4cm宽
6
7
45#外圆刀
8
麻花钻
绘制
审核
批准
共一页
第一页
2.配合零件1右端加工工艺卡
零件号
CG-01
材料
45#钢
程序名
O0010
制表
李旭
刘峻
加工内容
T代码
主轴转速
进给速率
指令
r/min
mm/r
车端面
T202
4mm外圆切槽刀
600
0.15
手动
粗车轮廓面
T101
93°
外圆车刀
G71
800
0.3
自动
精车轮廓面
G70
1000
0.1
车矩形槽
G01
车M27螺纹
T303
外圆螺纹刀
G92
3.配合零件1左端加工工艺卡
4.配合零
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